质谱

互联网2013-11-15

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质谱技术的基本原理是样品分子离子化后，根据不同离子间的荷质比（ m/e ）的差异来分离并确定分子量。其原理并不新鲜，但是在 80 年代早期出现的两种新的离子化技术，使质谱从仅能分析小分子挥发物质到可以研究生武打分子， 80 年代末又发明了两种更新的离子化技术，一种是介质辅助的激光解吸 / 离子化（ matrix-assisted laser desorption/ionization ， MALDI ），另一种是电喷雾离子化（ electrospray ionization ， ESI ）。这些技术能快速而极为准确地测定生物大分子的分子量；在结合各种新的质谱分析技术，便可以在各种水平上研究蛋白质，为蛋白质研究开辟了新的道路，是蛋白质组研究从蛋白质深入到高级结构研究，以及各种蛋白质之间的相互作用研究。

另外，对于蛋白质和多肽，质谱的发展还有一个重要的用途是肽的测序。这是采用串联质谱（ Tandem-MS ），即在第一级质谱得到肽的分子离子 , 选取目标肽的离子作为母离子，与惰性气体碰撞，使肽链中的肽键断裂，形成一系列离子，即 N 端碎片离子系列（ B 系列）和 C 端碎片离子系列（ Y 系列），将这些碎片离子系列综合分析，可得出肽段的氨基酸序列。最近， Wilm 等应用纳喷串联质谱（ nano-electrospray tandem mass spectrometry ）能在较低的 fmol 量上测得肽段序列。在 MALDI-MS 方面，近年来可用源后衰变 - 基质辅助激光解吸离子化质谱（ post-source decay MALDI-MS ， PSD-MALDI-MS ）技术测得肽序列。

与上述方法测肽序列不同， Chait 等发展一种称为“ protein ladder sequencing ”的方法，通过对 Edman 降解法的修改，产生一系列截去 N 端残基的肽段，用 MALDI-MS 测得这些肽段的质量，从而推测 N 端序列。 Patterson 等利用羧肽酶 Y 酶解法并结合 MALDI-TOF MS 质量分析法同样测得了 C 端得肽序列。 Mann 等用串联质谱技术分析肽段可得到这样的信息： N 端段质量、 C 端段质量和中间少数几个残基的序列，称为“肽序列标记”（ peptide sequence tag ， PST ），并认为这样的标记比部分肽序列信息在查库时更具限制性。

质谱法有不少优点，还能用于翻译后修饰的分析（糖基化、磷酰化），但目前只适用于 20 个氨基酸以下的肽段。此外，还存在固有的局限性，譬如 Leu 和 Ile 、 Lys 和 Gln 不能区分，有些肽的固有序列不能用质谱法测定。